Vesmír pravděpodobně není nekonečný. Vědci došli k šokujícímu zjištění
Foto: pexels
4 min
Číslo si můžete najít na internetu: pozorovatelný vesmír měří v průměru zhruba 93 miliard světelných let. Zní to jako konečný verdikt o rozměrech všeho, co existuje. Jenže právě tady se skrývá jeden z nejtrvalejších omylů v astronomii.
Reklama
Hranice vesmíru jen zdánlivá
Pozorovatelný vesmír je jen ta část kosmu, z níž k nám od počátku stihlo dorazit světlo. Žádná zeď tam nestojí a prostor za touto hranicí nekončí. Vesmír má konečné stáří, světlo potřebuje na cestu čas, a tak některé oblasti jednoduše zatím nevidíme. Mohou tam pokračovat další galaxie, kupy galaxií i obří prázdnoty, podobné těm, jaké už známe.
Rozpor mezi 93 miliardami světelných let a věkem vesmíru zhruba 13,8 miliardy let má své vysvětlení. Samotný prostor se totiž po celou dobu rozpínal. Světlo tedy letělo miliardy let, zatímco se vzdálenost k místu jeho vzniku neustále zvětšovala. Objekt, jehož dávný svit dnes zachytíme, je proto ve skutečnosti mnohem dál než 13,8 miliardy světelných let.
Může být vesmír konečný, a přitom bez okraje? Na první pohled to vypadá jako rozpor, matematika ale takové prostory zná. Nejnázornější je povrch Země: půjdeš-li pořád jedním směrem, nenarazíš na konec, jen se po čase ocitneš tam, odkud jsi vyšel. Objem je konečný, ale hranice žádná.
Trojúhelníky, které prozradí tvar prostoru
Kosmologové proto zkoumají geometrii. Na dokonale rovné ploše dávají vnitřní úhly trojúhelníku dohromady 180 stupňů. Když se plocha zakřiví, součet se změní. Zkuste si představit dostatečně velký trojúhelník na zemském povrchu: úhly se už nechovají jako na papíře.
Stejně se mění i chování rovnoběžek. Na rovině se nikdy nesetkají, na zakřiveném povrchu se však setkají. Dvě trasy vycházejí z rovníku k severnímu pólu, na startu jsou od sebe daleko a nakonec se potkají. Nikdo je k sobě nenaváděl, postarala se o to samotná křivost. Právě takové stopy se vědci snaží najít v kosmických měřítcích.
Nejcennějším svědkem je reliktní záření, tedy kosmické mikrovlnné pozadí (CMB). Mladý vesmír byl neuvěřitelně horký a hustý, a proto v něm světlo neustále naráželo do nabitých částic. Teprve po ochlazení se mohlo volně šířit a jeho pozůstatky k nám doletují dodnes. Záření obsahuje drobné teplotní rozdíly a z jejich vzorů se dá vyčíst, jak se světlo cestou ohýbalo.
Plochý neznamená nekonečný
Měření ukazují, že pozorované struktury odpovídají plochému vesmíru. Zní to jako uzavřená kapitola, jenže astronomové hned dodávají: že plochost ještě nic neříká o nekonečnu. Důvodem je měřítko. Z okna vidíte Zemi dokonale rovnou, zaoblení se ukáže teprve z velké výšky. Skutečná křivost vesmíru by se mohla projevit až v rozměrech, které naše přístroje nepokryjí.
Vesmír tak může mít konečný objem a být zavřený sám do sebe. Nešlo by o cestu po kruhu v obvyklém třírozměrném prostoru, ale o vlastnost samotné geometrie. Oproti obeplutí Země je to složitější, protože se pohybujeme ve třech rozměrech.
Do hry vstupuje i topologie, obor zkoumající, jak jsou části prostoru propojené. Představte si papír s nakresleným trojúhelníkem a čarami, který svineš do válce. Uspořádání čar zůstane, ale celek vypadá jinak. Matematici znají 17 topologií plochého třírozměrného prostoru, mezi nimi i Hantzscheho-Wendtův prostor. Zhruba polovina z nich je uzavřená, tedy konečná.
Pokud by se vesmír takto uzavíral, mohli bychom na různých místech oblohy zahlédnout stejné vzory reliktního záření. Podobný princip lze zkoumat i v rozložení galaxií. Přesvědčivý důkaz zatím nikdo nemá.
Otázka, která zůstává otevřená
Ani tento výsledek nedokazuje, že je vesmír nekonečný. Vidíme jen jeho pozorovatelný kousek, a je-li celek mnohem větší, skutečnou geometrii možná nikdy nezměříme. Za hranicí dohledu může prostor pokračovat do nekonečna, nebo být součástí konečného celku bez okraje.
Ještě dál míří hypotézy o multiversu, které připouštějí oddělené oblasti či „bubliny“ vesmíru. Jde ale o teoretické možnosti daleko za dosahem dnešních měření. Jeden čtenář v diskusi připomněl, že žijeme v mimořádné éře: dnešní civilizace má jasné důkazy o vzniku vesmíru, zatímco civilizace vzdálené budoucnosti mohou o rozpínání kosmu zůstat bez stop. Co všechno nám tedy uniká i dnes?
